Verfahren der Laserbeschriftung auf Kunststoffen

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Beschriftungslaser sind in der Lage, nahezu alle Kunststoffe und Harze kontrastreich und mit hoher Geschwindigkeit zu bearbeiten.

Der traditionelle Faserlaser (Infrarot) ermöglicht die Beschriftung verschiedenster Komponenten. Betrachtet man zusätzlich die MOPA-Version – mit variablem Puls – erhöhen sich Anzahl und Art der möglichen Laserbearbeitungen. Weniger verbreitet sind UV– und CO2-Lasermarkierer, die jedoch bei dieser Art von Material sehr leistungsfähig sind. Die Revolution in der Laserbeschriftung auf Kunststoff begann mit der Einführung der FlyPeak-Lasertechnologie, die hohe Spitzenleistung mit kurzer Pulsdauer kombiniert.

Auf alle diese Lasertypen werden wir am Ende des Artikels eingehen. LASIT hat viel Erfahrung im Setzen von Parametern und in Markierungstests mit allen Geräten gesammelt.

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Die in den LASIT-Labors durchgeführten Markierungstests sind immer dann zu empfehlen, wenn eine Kunststoffkomponente markiert werden soll. Dies liegt daran, dass die Laserreaktionen aufgrund verschiedener Verbindungen, Farbpigmente und sonstiger Zusatzstoffe variieren und so die Wirkung der Lasermarkierung beeinflussen.

Mit einem Standard-Faserlaser können die gängigsten (und gefragtesten) Verfahren wie Umfärben, Verbrennen oder Aufschäumen des Materials durchgeführt werden.

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Die Verfahren der Laserbeschriftung auf Kunststoff

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Aufschäumen

Das Aufschäumen ist ein Verfahren der Lasermarkierung, das die Oberfläche des Kunststoffs aufschmilzt. Das zum Sieden gebrachte Material schmilzt. Die anschließende Abkühlung erfolgt sehr schnell. Die vergasten und verdampften Blasen befinden sich in der Oberflächenschicht des Grundmaterials und erzeugen eine weißliche Schwellung. Dadurch entsteht eine fühlbare, also geprägte, Markierung. Die Wirkung dieser Blasen ist bei dunklem Grundmaterial am besten sichtbar. In diesem Fall arbeitet der Laser mit reduzierter Leistung, aber mit sehr langen Pulsen. Dieses Verfahren kann auf alle Polymere angewendet werden, deren Zusammensetzung die endgültige Farbe verändert: hell oder dunkel.

Verbrennen

Durch das Verbrennen lassen sich starke Kontraste auf glänzenden Oberflächen erzeugen. Während dieses Prozesses erhitzt der Laser die Materialoberfläche (auf mindestens 100 °C), wodurch Sauerstoff, Wasserstoff oder beides freigesetzt werden. Das Ergebnis ist ein dunkler Bereich mit einer hohen Kohlenstoffkonzentration.

Während der Verbrennung arbeitet der Laser mit einer unterdurchschnittlichen Energie. Dies führt zu einer längeren Markierzeit als bei anderen Verfahren. Die Verbrennung kann auf Polymere oder Biopolymere wie organische Materialien wie Holz, Leder und Haut angewendet werden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich zum Abdunkeln verwendet, wobei der Kontrast bei bereits dunklen Komponenten nicht optimal ist.

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Farbwechsel oder Umfärbung

Die Lasermarkierung, die eine Farbveränderung vorsieht, ist im Grunde ein elektrischer Prozess, der die Makromoleküle neu anordnet (durch Änderung ihrer Richtung). In diesem Fall „dehnt“ sich das Material teilweise aus. Es wird kein Teil des Materials entfernt oder beseitigt. Die „Pigment“-Elemente im Grundmaterial enthalten immer Metallionen. Die Laserstrahlungen verändern die Kristallstruktur der Ionen und den Hydratationsgrad der Kristalle. Folglich erfährt die Zusammensetzung des Elements selbst eine chemische Umwandlung, die aufgrund der höheren Intensität des Pigments eine Farbänderung verursacht.

Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren ist die Laserfrequenz maximal. Jeder Puls hat eine reduzierte Energie. Dies dient dazu, eine übermäßige Ausdehnung des Materials oder das Abtragen eines Teils der Oberfläche zu vermeiden.

Sämtliche Kunststoffpolymere sind für einen solchen Verfärbungsprozess geeignet. In den meisten Fällen wird in eine dunklere Farbe verfärbt, selten wird ein hellerer Effekt erzielt.

Entfernen

Das Entfernen wird bei mehrschichtigen Kunststoffteilen verwendet (Laminaten). Wie der Name schon sagt, besteht dieser Prozess darin, die Oberflächenschichten des Grundmaterials zu entfernen. Der Farbunterschied zwischen den verschiedenen Schichten erzeugt Farbkontraste. Dieser Farbkontrast wird für die hinterleuchteten Komponenten von Fahrzeugen  genutzt.

Alle Night & Day-Komponenten von Fahrzeugen werden durch Entfernen der Oberflächenschicht des Kunststoffs erzeugt.

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Vorteile des Lasers

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WIDERSTANDSFÄHIGKEIT
Im Gegensatz zu anderen Technologien ist die Laserbeschriftung unlöschbar und beständig gegen Verschleiß, Hitze und Säuren. Bei der Code-Kennzeichnung ist dies unabdingbar, um die Rückverfolgbarkeit des Bauteils über Jahre zu gewährleisten. Bei Logos oder Grafiken erhöht diese Art der Kennzeichnung den Wiedererkennungswert und die Qualität der Marke.
ERSPARNIS
ÖKOLOGIE

Das Fehlen von giftigen Chemikalien, die schwer zu entsorgen sind, trägt auch zum Umweltschutz bei und vermeidet die Freisetzung schädlicher Flüssigkeiten und Gase in die Luft oder in Gewässer.

GESCHWINDIGKEIT
PRÄZISION
Mit der Lasermarkierung können Sie selbst die dünnsten und detailliertesten geometrischen Formen mit extremer Präzision darstellen
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VIELSEITIGKEIT
VERARBEITUNG OHNE KONTAKT
INTEGRATION MIT FABRIKSYSTEMEN
Der Laserbeschrifter kann mit Fabriksystemen verbunden werden, und automatisch fortlaufende Codes und Seriennummern generieren und kontinuierlich bearbeiten.
Faserlaser
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Die Wellenlängen der Infrarotstrahlen (IR, Infrarot) sind die vielseitigsten für die Laserbearbeitung. Dieser Laser wird in der Industrie mit Abstand am häufigsten für Markierungen verwendet. Er ersetzte den Diodenlaser in den Jahren 2006-2007 und ist der unangefochtene König des Marktes.

MOPA-Laser
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Der Lasermarkierer MOPA ist in der Lage, Kunststoffe klar lesbar und kontrastreich zu beschriften. Die variable Pulsfrequenz garantiert optimale Ergebnisse und eine vereinfachte Verwaltung der Markierungseigenschaften. Er führt die Arbeit schneller aus als der herkömmliche Faserlaser.

FlyPEAK-Laser
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Der FLYPEAK kombiniert im Vergleich zu Lasern seiner Klasse eine hohe Spitzenleistung mit einer sehr kurzen Pulsdauer. Dieser Lasermarker erzeugt eine „kalte“ Markierung. Verbrennungen sind ausgeschlossen und die Kontrastqualität ist sehr hoch: Dies ist möglich, da er in einem 100kHz Single-Shot-Bereich mit einer Pulsbreite zwischen 2 und 10 ns arbeitet.

UV-Laser
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Der UV-Markierungslaser Fly UV wird verwendet, um empfindliche Materialien zu markieren. Der Fly UV färbt die Oberfläche des Produkts mittels eines photochemischen Verfahrens. Die durch die Markierung erzeugte Wärme ist derart begrenzt, dass die Komponente nicht beschädigt wird.

CO2-Laser
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Der FlyCO2 ist der ideale Laserbeschrifter für Kunststoffe und dafür bekannt, dass er auf die meisten organischen Materialien angewendet werden kann, bei denen eine Beschriftung mit anderen Lasern nicht möglich ist. Die CO2-Laserbeschrifter haben eine Leistung von 10W bis 70W, mit Luft- oder Wasserkühlung.

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